San hô lớn nhanh hay chậm tuỳ hình dạng: san hô cành như Acropora có thể dài thêm khoảng 10–20 cm mỗi năm, còn san hô khối như Porites chỉ dày thêm khoảng 1 cm mỗi năm. Cả một rạn san hô thì bồi cao chậm hơn nữa, thường vài milimét, nhanh nhất cỡ một centimét mỗi năm. Nhưng cộng dồn qua hàng triệu năm, những milimét đó đã xây nên các khối đá vôi sinh học dày hơn một nghìn mét giữa đại dương.
Ai xây rạn san hô
Một tập đoàn san hô gồm hàng nghìn tới hàng triệu cá thể nhỏ gọi là polyp, mỗi con chỉ cỡ vài milimét. Polyp tiết ra bộ xương bằng aragonit, một dạng tinh thể của canxi cacbonat, ngay dưới thân mình. Khi tập đoàn lớn, polyp mới mọc lên trên xương của polyp cũ, nên phần sống chỉ là một lớp mỏng phủ ngoài, bên trong là đá.
Bí quyết lớn nhanh nằm ở vi tảo cộng sinh sống trong mô san hô. Tảo quang hợp, chuyển phần lớn đường tạo được cho san hô, giúp nó có năng lượng để tiết xương. Đó là lý do san hô tạo rạn chỉ sống ở nước nông, trong, ấm, nơi đủ ánh sáng, thường trong vài chục mét nước trên cùng. Khi tảo bị đẩy ra ngoài vì nước quá nóng, san hô trắng bệch và đói, đó là hiện tượng tẩy trắng.
Ngoài san hô còn có những người thợ phụ: tảo đỏ vôi hoá bọc kín và gắn kết các mảnh vụn, trùng lỗ, vỏ nhuyễn thể, gai nhím biển. Ngược lại, cá vẹt gặm san hô, sinh vật khoan đục, sóng bão đập vỡ. Rạn san hô cao lên hay thấp đi là kết quả của cuộc giằng co giữa bên xây và bên phá.
Tốc độ lớn của từng kiểu san hô
| Kiểu san hô | Ví dụ | Tốc độ lớn thường gặp | Điểm mạnh, điểm yếu |
|---|---|---|---|
| San hô cành | Acropora (san hô sừng hươu) | Khoảng 10–20 cm chiều dài cành mỗi năm | Phủ kín nhanh, nhưng mảnh, dễ gãy khi bão và rất nhạy với nước nóng |
| San hô phiến, bàn | Acropora dạng bàn, Montipora | Vài cm tới hơn chục cm bán kính mỗi năm | Che bóng cho loài khác, dễ bị lật khi sóng mạnh |
| San hô khối | Porites (san hô đá khối), Diploastrea | Khoảng 0,5–1,5 cm mỗi năm | Chậm nhưng rất bền, sống hàng trăm năm, là bộ khung chính của rạn |
| Cả rạn san hô (bồi cao) | Toàn bộ khối rạn | Thường vài mm, cao nhất cỡ 1 cm mỗi năm | Phụ thuộc cân bằng giữa xây và phá, và mực nước biển |
Vì sao rạn bồi cao chậm hơn từng cành san hô? Vì cành san hô dài thêm 15 cm không có nghĩa rạn cao thêm 15 cm. Cành mọc theo mọi hướng, phần lớn sẽ gãy, bị gặm, vỡ vụn, rồi mới lấp vào khe hở. Phải qua nhiều vòng như vậy, phần đá đặc mới dày lên.
Vòng năm trong xương san hô
Giống cây gỗ, san hô khối cũng có vòng năm. Mỗi năm xương của nó có một dải đặc hơn và một dải xốp hơn, theo mùa nước ấm và nước mát. Mắt thường khó thấy, nhưng khi cưa lát mỏng khối san hô rồi chụp X-quang, các dải sáng tối hiện ra rõ như vòng gỗ.
Đếm các dải đó cho biết tuổi khối san hô và tốc độ lớn từng năm. Đo thêm tỉ lệ đồng vị oxy và tỉ lệ stronti trên canxi trong từng dải, các nhà khoa học suy ra nhiệt độ nước biển năm đó. Những lõi khoan từ các khối Porites lớn ở rạn san hô Great Barrier (Úc) cho chuỗi ghi chép kéo dài nhiều thế kỷ, từ trước khi có nhiệt kế trên tàu biển.
Một phép tính nhỏ: một khối Porites hình bán cầu rộng 5 m, tức bán kính 2,5 m, lớn khoảng 1 cm mỗi năm theo bán kính, đã sống khoảng 250 năm. Cuối năm 2024, đoàn khảo sát Pristine Seas của National Geographic công bố một tập đoàn san hô khổng lồ ở quần đảo Solomon, rộng khoảng 34 m, dài khoảng 32 m, tuổi được ước tính trên ba trăm năm. Nó lớn tới cỡ đó chỉ bằng cách thêm vài milimét tới một centimét mỗi năm, liên tục, qua nhiều thế kỷ.
Rạn dày nghìn mét: giả thuyết của Darwin
Năm 1842, Charles Darwin xuất bản cuốn sách về cấu trúc và phân bố của rạn san hô, viết sau chuyến đi trên tàu Beagle. Ông đặt câu hỏi: vì sao lại có những đảo san hô hình vòng giữa đại dương sâu, khi san hô chỉ sống ở nước nông?
Câu trả lời của Darwin: ban đầu là một đảo núi lửa, rạn san hô viền quanh bờ. Đảo dần lún xuống. San hô cứ thế xây lên để giữ mình ở vùng nước nông có ánh sáng. Đến khi núi lửa chìm hẳn, chỉ còn vành san hô hình nhẫn trên mặt nước. Nếu đúng, bên dưới đảo san hô vòng phải có một lớp đá vôi san hô rất dày nằm trên đá núi lửa.
Phải hơn một thế kỷ sau mới kiểm chứng được. Đầu thập niên 1950, các mũi khoan sâu của Cục Địa chất Hoa Kỳ trên đảo san hô vòng Enewetak ở Thái Bình Dương xuyên qua khoảng 1.300–1.400 m đá vôi san hô rồi mới chạm đá bazan núi lửa. Giả thuyết của Darwin được xác nhận.
Thử tính: nếu lớp đá vôi dày 1.300 m được xây trong khoảng vài chục triệu năm, tốc độ trung bình chỉ vào cỡ vài phần trăm milimét mỗi năm, chậm hơn nhiều so với tốc độ rạn bồi lúc thuận lợi. Điều đó cho thấy rạn san hô không lớn đều: có thời kỳ bồi nhanh, có thời kỳ chết, lộ khỏi mặt nước khi biển rút, bị bào mòn, rồi lại sống tiếp khi biển dâng.
Rạn san hô theo kịp mực nước biển
Khoảng 20.000 năm trước, giữa thời kỳ băng hà cuối cùng, mực nước biển thấp hơn hiện nay khoảng 120 m. Khi băng tan, biển dâng lên, có giai đoạn rất nhanh. Các rạn san hô phải chạy đua với nước.
- Theo kịp: rạn bồi nhanh bằng tốc độ biển dâng, luôn giữ đỉnh gần mặt nước.
- Đuổi theo: rạn tụt lại trong lúc biển dâng nhanh, rồi bắt kịp khi biển chững lại.
- Bỏ cuộc: biển dâng quá nhanh, rạn chìm xuống chỗ quá sâu, thiếu ánh sáng, chết và trở thành rạn chìm.
Phần rạn sống của Great Barrier ngày nay phần lớn bắt đầu mọc trong khoảng 8.000–9.000 năm qua, trên nền những rạn cũ hơn nhiều. Như vậy cái người ta nhìn thấy khi lặn là lớp mới nhất của một toà nhà đã được xây đi xây lại qua nhiều kỳ băng hà.
Chiều ngược lại: san hô mất nhanh hơn lớn
Một rạn san hô cần hàng nghìn năm để dày thêm vài mét, nhưng có thể mất phần lớn san hô sống chỉ trong một mùa nước nóng. Sau tẩy trắng nặng, quần xã san hô lớn nhanh thường cần khoảng 10–15 năm để phục hồi, theo một nghiên cứu lớn đăng trên tạp chí Science năm 2018. Cũng nghiên cứu đó cho thấy khoảng cách giữa các đợt tẩy trắng nghiêm trọng đã rút ngắn còn khoảng sáu năm, không đủ thời gian cho rạn hồi lại.
Nước biển hấp thụ CO₂ từ khí quyển cũng làm thay đổi hoá học nước, giảm lượng ion cacbonat mà san hô dùng để xây xương. Bộ xương vì thế khó dày lên hơn. Đây là một cuộc so tốc độ: bên xây vẫn chỉ thêm vài milimét mỗi năm, còn bên phá ngày càng mạnh.
Ở Việt Nam, các rạn san hô ven bờ như ở Hòn Mun (Khánh Hoà), Côn Đảo, Cù Lao Chàm cũng chịu sức ép từ nước nóng, trầm tích đục do xây dựng ven biển, neo tàu và khai thác. Những vùng được bảo vệ tốt cho thấy san hô có thể hồi phục nếu được để yên đủ lâu.
Góc nhìn hôm nay: đọc tuổi một rạn san hô
Lần tới khi đi tàu đáy kính hay lặn ống thở, thử nhìn kích thước các khối san hô đá tròn. Một khối to cỡ chiếc bàn ăn, đường kính khoảng 1,2 m, theo phép tính 1 cm mỗi năm đã sống khoảng sáu chục năm. Một khối to cỡ chiếc ô tô có thể đã có mặt từ trước khi ông bà bạn ra đời. Đá chân, neo tàu hay bẻ một mảnh làm kỷ niệm có thể xoá đi vài chục năm sinh trưởng trong một giây.
Muốn tìm hiểu thêm, có thể ghé Viện Hải dương học ở Nha Trang (Khánh Hoà), nơi trưng bày nhiều mẫu san hô và sinh vật rạn, hoặc tìm đọc cuốn sách của Darwin về rạn san hô năm 1842, nay có bản điện tử miễn phí vì đã hết hạn bản quyền.
Câu hỏi thường gặp
San hô lớn bao nhiêu cm mỗi năm?
San hô cành như Acropora có thể dài thêm khoảng 10–20 cm mỗi năm. San hô khối như Porites chỉ lớn khoảng 0,5–1,5 cm mỗi năm. Tốc độ thay đổi theo nhiệt độ, ánh sáng, độ đục của nước và sức khoẻ của san hô.
Rạn san hô cần bao lâu để hình thành?
Cả rạn chỉ bồi cao vài milimét, nhanh nhất cỡ 1 cm mỗi năm. Phần rạn sống của Great Barrier ngày nay phần lớn bắt đầu mọc trong khoảng 8.000–9.000 năm qua, trên nền rạn cũ hơn rất nhiều. Các đảo san hô vòng có thể chứa lớp đá vôi san hô dày hơn nghìn mét tích tụ qua hàng chục triệu năm.
Làm sao biết tuổi một khối san hô?
San hô khối có dải đặc và dải xốp xen nhau theo mùa, hiện rõ khi chụp X-quang lát cắt. Đếm các dải này giống như đếm vòng gỗ. Với khối lớn, có thể ước tính nhanh bằng cách chia bán kính cho tốc độ lớn khoảng 1 cm mỗi năm.
Vì sao san hô chỉ sống ở nước nông?
San hô tạo rạn sống nhờ vi tảo cộng sinh quang hợp trong mô. Tảo cần ánh sáng, nên san hô tạo rạn chỉ phát triển mạnh ở vùng nước trong, ấm, thường trong vài chục mét trên cùng của biển.
Rạn san hô bị tẩy trắng bao lâu thì hồi phục?
Quần xã san hô lớn nhanh thường cần khoảng 10–15 năm để phục hồi sau một đợt tẩy trắng nặng, nếu không bị đợt mới chồng lên. San hô khối lớn chậm cần lâu hơn nhiều. Nếu nước nóng lặp lại quá dày, rạn có thể không kịp hồi.
